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3-2012

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HF-Praxis 3-2012

Grundlagen Bild 5:

Grundlagen Bild 5: Einfügedämpfung über der Frequenz Bild 8: Kombination von zwei Signalquellen Bild 9: Bidirektionaler Verstärker („Repeater”) Bild 6: Entkopplung der Ports über der Frequenz Bild 7: Anpassung an verschiedenen Ports über der Frequenz Bild 10: Entkopplung von Sender und Empfänger 46 hf-praxis 3/2012

Grundlagen Bild 11: Entkopplung von Sender und Empfänger ohne Sendeleistungsverlust punkt der Trafos gegen Masse einen kleinen Kondensator schalten (33...100 pF). Der Übertrager (Spartrafo) im Eingang soll von 50 auf 25 Ohm transformieren; dazu hat er z.B. 4+10 Windungen. Der zweite Kern könnte dann z.B. 7+7 Windungen erhalten. Die mögliche Entkopplung im Kurzwellenbereich liegt über 20 dB. Hybridkoppler mit 90° Phasenversatz In Bild 4 wird ein 90°-Koppler gezeigt. Auch hier beträgt die Betriebsdämpfung 3 dB, und der Einsatz als Summierer/Addierer ist möglich. Der Leitungstransformator mit L1 und L2 ist bifilar gewickelt; es gilt L1 = L2. Dieser Wert muss R 0 / (8,88 x f) betragen, während für C1 = C2 gilt: 0,1126 / (f x R 0 ). R 0 ist die Systemimpedanz von z.B. 50 Ohm. Für f wird die –3-dB-Frequenz des Koppelfaktors eingesetzt. Die Bandbreite dieses Kopplers beträgt etwa 20% der Mittenfrequenz für 1 dB Amplituden- Unsymmetrie. Power Splitters von Mini Circuits Von Mini Circuits stehen Hybridkoppler für kleine Leistungen für den Frequenzbereich 5…2.500 MHz zur Verfügung. Die Typen TCP-2-10 und TCP-2-25 sind für 50 Ohm vorgesehen, während die Typen TCP-10-75 für 75 Ohm gedacht sind. Aus Tabelle 1 sind die elektrischen Unterschiede erkennbar. Die Grundfläche der kleinen Bausteine beträgt je nur 3,75x3,75 inch. Der Hersteller schlägt für jede der drei Ausführungen eine spezielle Layoutgestaltung vor, welche man im Datenblatt findet. Aus Tabelle 5 geht die jeweilige Pin-Konfiguration hervor. Die näheren Spezifikationen dieser Koppler sind in den Tabellen 3 bis 5 aufgelistet. Die Diagramme in den Bildern 5, 6 und 7 informieren über wichtige Kennlinienverläufe dieser Koppler TCP-2-10 (50 Ohm). Anwendungen In vielen Fällen kombinieren Hybridkoppler zwei Signalquellen, siehe Bild 8. Für eine Intermodulationsmessung z.B. sind das zwei HF-Generatoren mit gleicher Amplitude, aber leichtem Frequenzversatz. In all diesen Fällen geht die Leistung jedes einzelnen Generators im Koppler zwei Wege: zum zu prüfenden Gerät (Empfänger) und in die Dummy Load. Daher kommt je nur die halbe Leistung (-3 dB) am Empfänger an. Weiter lassen sich mit Hybridkopplern gemäß Bild 9 bidirektionale Verstärker realisieren. Diese sind z.B. bei Zweiweg- Kabel-TV-Systemen erforderlich. Die Verstärker haben hier natürlich zunächst einmal die Funktion, die 3 dB Betriebsverlust der Koppler auszugleichen. In Bild 10 ist schließlich gezeigt, wie ein Hybridkoppler zur Entkopplung zwischen Sender und Empfänger genutzt werden kann. Die Entkopplung sollte hier besonders hoch sein. Ein weiteres Problem ist die möglicherweise absolut gesehen hohe Verlustleistung. Das Sendersignal wird um 3 dB gedämpft ausgestrahlt. Das Problem lässt sich jedoch beseitigen; in Bild 11 ist die Lösung zu sehen. In dieser Konfiguration wird eine zweite Antenne statt des Lastwiderstands angeschlossen. Abhängig von Abstand der Antennen und Phasenlage der darauf gegebenen Signale kann man nun auch ein Richtdiagramm erzeugen, das günstiger ist als das einer Antenne allein. Eine zirkulare Polarisation bei der Abstrahlung eines Funksignals kann man mit einem 90°-Koppler erzeugen: Das Eingangssignal wird einmal ohne Phasenverschiebung ausgekoppelt und einmal mit einer Phasenverschiebung von 90°. Diese Ausgangssignale gibt man auf die beiden Antennenports. FS Quellen Mini Circuits: Do it Yourself, Power Splitters (im Internet verfügbar) Joachim von Parpart: Breitbandige Ferrit-Hochfrequenztransformatoren, Hüthig-Verlag 1997 Werner Schnorrenberg: Power Splitter & Power Combiner (im Internet verfügbar) Joseph J. Carr: HF-Bauelemente und -Schaltungen, beam-Verlag, Marburg 2002 Tabelle 1: Wichtige Kenn- und Grenzwerte der drei Kopplertypen von Mini Circuits hf-praxis 3/2012 47

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